Ch紅外光譜分析

1、第六章 紅外光譜法Infrared Spectrometry, IR1 概述 基本原理 影響IR吸收頻率的因素 紅外光譜儀器及試樣制備 各類化合物的IR特征光譜 IR圖譜解析2紅外光譜(infrared spectroscopy, IR)是研究分子運(yùn)動(dòng)的吸收光譜，亦稱分子吸收光譜。通常IR是指波長(zhǎng)225 m之間的吸收光譜，這段波長(zhǎng)范圍反映分子中原子間的振動(dòng)和變角運(yùn)動(dòng)。分子在振動(dòng)的同時(shí)還存在轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，雖然轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)所涉及的能量變化小，處于遠(yuǎn)紅外區(qū)，但轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)影響到振動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偶極矩的變化，因而在紅外光譜區(qū)實(shí)際所測(cè)得的譜圖是分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的加和表現(xiàn)，因此紅外光譜又稱分子振轉(zhuǎn)光譜。1. 概述3I

2、nfrared spectroscopy(IR spectroscopy) is the subset ofspectroscopythat deals with theinfraredregion of theelectromagnetic spectrum. It covers a range of techniques, the most common being a form ofabsorption spectroscopy. As withall spectroscopic techniques, it can be used to identify compounds or in

3、vestigate sample composition.Infrared spectroscopy correlation tablesare tabulated in the literature. A common laboratory instrument that uses this technique is an infrared spectrophotometer.4由于每一種分子中各個(gè)原子之間的振動(dòng)形式十分復(fù)雜，即使是最簡(jiǎn)單的化合物，其紅外光譜也是復(fù)雜而又其特征的，因此可以通過分析化合物的紅外光譜圖獲得許多反映分子結(jié)構(gòu)的信息，用于鑒定化合物分子結(jié)構(gòu)。紅外光譜可以應(yīng)用于化合物分子

4、結(jié)構(gòu)的測(cè)定、未知物鑒定以及混合物成分分析。根據(jù)光譜中吸收峰位置和形狀可以推斷未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；根據(jù)特征吸收峰強(qiáng)度可以測(cè)定混合物中各組分的含量；應(yīng)用紅外光譜可以測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)、鍵角，從而推斷分子的立體構(gòu)型，判斷化學(xué)鍵的強(qiáng)弱。5紅外光譜特點(diǎn)1）紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷，能量低；2）應(yīng)用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機(jī)物均有紅外吸收；3）分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征：通過IR譜的波數(shù)位置、波峰數(shù)目及強(qiáng)度確定分子基團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)；4）定量分析；5）固、液、氣態(tài)樣均可用，且用量少、不破壞樣品；6）分析速度快。7）與色譜等聯(lián)用（GC-FTIR）具有強(qiáng)大的定性功能。62. 紅外光譜的基本原理2.1 紅外

5、吸收光譜2.2 分子振動(dòng)類型2.3 紅外光譜吸收強(qiáng)度72.1 紅外吸收光譜當(dāng)用一束具有連續(xù)波長(zhǎng)紅外光照射物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的分子就會(huì)吸收一定波長(zhǎng)的紅外光的光能，并轉(zhuǎn)化為分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量。以波長(zhǎng)或波數(shù)為橫坐標(biāo)，以百分透過率或吸收率為縱坐標(biāo)，記錄吸收曲線，即得到該物質(zhì)的IR吸收光譜。8紅外光譜的表示方法： 紅外光譜以T或T 來表示，下圖為苯酚的紅外光譜。T(%)O-H伸縮振動(dòng) (36503200cm-1)C-H (20001667cm-1)-(CH2)n- (900600cm-1)9紅外光區(qū)近紅外區(qū)中紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)主要用于研究O-H、N-H、C-H鍵的倍頻吸收或組頻吸收，此區(qū)域吸收峰強(qiáng)度較弱。主要

6、研究分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷。絕大多數(shù)化合物的基頻吸收都落在此區(qū)域。主要研究分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷及晶體的晶格振動(dòng)。The far-infrared, approximately 40010cm1(100030m), lying adjacent to themicrowaveregion, has low energy and may be used for rotational spectroscopy. The mid-infrared, approximately 4000400cm1(302.5m) may be used to study the fundamental vibratio

7、ns and associated rotational-vibrationalstructure. The higher energy near-IR, approximately 140004000cm1(2.50.8m) can exciteovertoneorharmonicvibrations. The names and classifications of these subregions are merely conventions. They are neither strict divisions nor based on exact molecular or electr

8、omagnetic properties.10紅外區(qū)分類區(qū)域波長(zhǎng)/ m波數(shù)/cm-1近紅外照相區(qū)0.781.3128207700泛音區(qū)1.3277005000中紅外基本振動(dòng)區(qū)2255000400遠(yuǎn)紅外轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)2530040033111. 產(chǎn)生紅外吸收的條件 分子吸收輻射產(chǎn)生振轉(zhuǎn)躍遷必須滿足兩個(gè)條件：條件一：輻射光子的能量應(yīng)與振動(dòng)躍遷所需能量相等。 根據(jù)量子力學(xué)原理，分子振動(dòng)能量Ev 是量子化的，即EV =（V+1/2）h為分子振動(dòng)頻率，V為振動(dòng)量子數(shù)，其值取 0，1，2， 分子中不同振動(dòng)能級(jí)差為EV = Vh 也就是說，只有當(dāng)EV = Ea或者a= V時(shí)，才可能發(fā)生振轉(zhuǎn)躍遷。例如當(dāng)分子從基態(tài)（V

9、=0）躍遷到第一激發(fā)態(tài)（V=1），此時(shí)V=1，即a= 12條件二：輻射與物質(zhì)之間必須有耦合作用。磁場(chǎng)電場(chǎng)交變磁場(chǎng)分子固有振動(dòng)a偶極矩變化（能級(jí)躍遷）耦合不耦合紅外吸收無偶極矩變化無紅外吸收131) 雙原子分子振動(dòng) 分子的兩個(gè)原子以其平衡點(diǎn)為中心，以很小的振幅（與核間距相比）作周期性“簡(jiǎn)諧”振動(dòng)，其振動(dòng)可用經(jīng)典剛性振動(dòng)描述：k為化學(xué)鍵的力常數(shù)（N/cm = mdyn/），為雙原子折合質(zhì)量如將原子的實(shí)際折合質(zhì)量（通過Avogaro常數(shù)計(jì)算）代入，則有：2.2 分子振動(dòng)類型14影響基本振動(dòng)躍遷的波數(shù)或頻率的直接因素為化學(xué)鍵力常數(shù)k和原子質(zhì)量。k大，化學(xué)鍵的振動(dòng)波數(shù)高，如kCC (2222 cm-1)

10、 kC=C (1667 cm-1) kC-C (1429 cm-1) (質(zhì)量相近)質(zhì)量m大，化學(xué)鍵的振動(dòng)波數(shù)低，如mC-C (1430cm-1) mC-N (1330cm-1) 200很強(qiáng)vs75200強(qiáng)s2575中等m525弱w05很弱vw 233. 影響IR吸收頻率的因素3.1 電子效應(yīng)3.2 氫鍵效應(yīng)3.3 振動(dòng)偶合3.4 費(fèi)米共振3.5 空間效應(yīng)3.6 外在因素24基團(tuán)頻率主要由化學(xué)鍵的力常數(shù)決定。但分子結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境因素也對(duì)其頻率有一定的影響。3.1 電子效應(yīng) (Electronic Effect) 引起化學(xué)鍵電子分布不均勻的效應(yīng)。a. 誘導(dǎo)效應(yīng)(Induction effect)：

11、取代基電負(fù)性靜電誘導(dǎo)電子分布改變k 增加特征頻率增加（移向高波數(shù)）。b. 共軛效應(yīng)(Conjugated effect)：電子云密度均化鍵長(zhǎng)變長(zhǎng)k 降低特征頻率減?。ㄒ葡虻筒〝?shù)）。c. 中介效應(yīng)(Mesomeric effect)：孤對(duì)電子與多重鍵相連產(chǎn)生的p- 共軛，結(jié)果類似于共軛效應(yīng)。當(dāng)誘導(dǎo)與共軛兩種效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，振動(dòng)頻率的位移和程度取決于它們的凈效應(yīng)。253.2 氫鍵效應(yīng) (Hydrogen Bonding Effect, X-H) 形成氫鍵使電子云密度平均化（締合態(tài)），使體系能量下降，基團(tuán)伸縮振動(dòng)頻率降低，其強(qiáng)度增加但峰形變寬。如羧酸 RCOOH(C=O = 1760cm-1 ，O-

12、H = 3550cm-1); (RCOOH)2(C=O = 1700cm-1 ，O-H = 32502500cm-1)如乙醇：CH3CH2OH（O=H = 3640cm-1 ） (CH3CH2OH)2（O=H = 3515cm-1 ） (CH3CH2OH)n（O=H = 3350cm-1 ）263.3 振動(dòng)耦合 (Vibration Coupling) 當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰并由同一原子相連時(shí)，兩個(gè)振動(dòng)相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二（高頻和低頻）。如羧酸酐分裂為C=O（ as1820、 s1760cm-1）273.4 費(fèi)米共振 (Fermi Resonance) 當(dāng)一振動(dòng)的

13、倍頻與另一振動(dòng)的基頻接近（2A = B）時(shí)，二者相互作用而產(chǎn)生強(qiáng)吸收峰或發(fā)生裂分的現(xiàn)象。Ar-C() = 880-860cm-1C=O(as) = 1774cm-11773cm-11736cm-1283.5 空間效應(yīng) (Steric Effect) 由于空間阻隔，分子平面與雙鍵不在同一平面，此時(shí)共軛效應(yīng)下降，紅外峰移向高波數(shù)。CCH3OOCH3CCH3C=O=1663cm-1C=O=1686cm-1 空間效應(yīng)的另一種情況是張力效應(yīng)：四元環(huán)五元環(huán)六元環(huán)。隨環(huán)張力增加，紅外峰向高波數(shù)移動(dòng)。293.6 外在因素 (External Factors)a. 物質(zhì)狀態(tài)及制樣方法 Physical cond

14、ition and the method of sample 通常，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加。如丙酮在液態(tài)時(shí)，C=O=1718cm-1; 氣態(tài)時(shí)C=O=1742cm-1，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜時(shí)，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法。30b. 溶劑效應(yīng) Solvent effect 極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O： 氣態(tài)時(shí)： C=O = 1780cm-1 非極性溶劑： C=O = 1760cm-1 乙醚溶劑： C=O = 1735cm-1 乙醇溶劑： C=O = 1720cm-1因此紅外光譜通常需在非極性溶劑中測(cè)量。314. IR光譜儀及樣品制備技術(shù)4.1

15、紅外光譜儀 a. 色散型紅外光譜儀 b. 傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)4.2 樣品的制備 a. 固體樣品的制備 b. 液體樣品的制備 c. 氣體樣品的制備324.1 紅外光譜儀a. 色散型紅外光譜儀b. 傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)33 目前有兩類紅外光譜儀：色散型和傅立葉變換型a. 色散型：與雙光束UV-Vis儀器類似，但部件材料和順序不同。34調(diào)節(jié) T%或稱基線調(diào)平器置于吸收池之后可避免雜散光的干擾色散型IR光譜儀基本結(jié)構(gòu)351. 光源 常用的紅外光源有Nernst燈和硅碳棒。類型制作材料工作溫度特點(diǎn)Nernst燈Zr，Th，Y氧化物1700高波數(shù)區(qū)(1000 cm-1)有更強(qiáng)的發(fā)

16、射；穩(wěn)定性好；機(jī)械強(qiáng)度差；價(jià)格高碳硅棒SiC12001500低波數(shù)區(qū)光強(qiáng)較大；波數(shù)范圍更廣；堅(jiān)固、發(fā)光面積大362. 吸收池 紅外吸收池使用可透過紅外的材料制成窗片；不同的樣品狀態(tài)（固、液、氣態(tài)）使用不同的樣品池，固態(tài)樣品可與晶體混合壓片制成。材料透光范圍 / m注意事項(xiàng)NaCl0.2525易潮解，濕度低于40%KBr0.2540易潮解，濕度低于35%CaF20.1312不溶于水，可用于水溶液CsBr0.2055易潮解TlBr+TlI0.5540微溶于水（有毒）373. 單色器 由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。其中可用幾個(gè)光柵來增加波數(shù)范圍，狹縫寬度應(yīng)可調(diào)。 狹縫越窄，分辨率越高，但光源到達(dá)檢測(cè)

17、器的能量輸出減少，這在紅外光譜分析中尤為突出。為減少長(zhǎng)波部分能量損失，改善檢測(cè)器響應(yīng)，通常采取程序增減狹縫寬度的辦法，即隨輻射能量降低，狹縫寬度自動(dòng)增加，保持到達(dá)檢測(cè)器的輻射能量的恒定。4. 檢測(cè)器及記錄儀 紅外光能量低，因此常用熱電偶、測(cè)熱輻射計(jì)、熱釋電檢測(cè)器和碲鎘汞檢測(cè)器等。38幾種紅外檢測(cè)器紅外檢測(cè)器原理構(gòu)成特點(diǎn)熱電偶溫差熱電效應(yīng)涂黑金箔(接受面)連接金屬(熱接點(diǎn))與導(dǎo)線(冷接端)形成溫差光譜響應(yīng)寬且一致性好、靈敏度高，受熱噪音影響大測(cè)熱輻射計(jì)電橋平衡涂黑金箔(接受面)作為惠斯頓電橋的一臂，當(dāng)接受面溫度改變，電阻改變，電橋輸出信號(hào)穩(wěn)定、中等靈敏度、較寬的線性范圍，受熱噪音影響大熱釋電檢測(cè)

18、器(TGS)半導(dǎo)體熱效應(yīng)硫酸三甘肽(TGS)單晶片受熱，溫度上升，其表面電荷減少，經(jīng)放大并記錄響應(yīng)極快，可進(jìn)行高速掃描(中紅外區(qū)只需1s)，用于FT-IR碲鎘汞檢測(cè)器(MCT)光電導(dǎo)光伏效應(yīng)混合物Hg1-xCdxTe對(duì)光的響應(yīng)靈敏度高、響應(yīng)快、可進(jìn)行高速掃描39以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：1）需采用狹縫，光能量受到限制；2）掃描速度慢，不適于動(dòng)態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；3）不適于過強(qiáng)或過弱的吸收信號(hào)的分析。40b. 傅立葉紅外光譜儀 它是利用光的相干性原理而設(shè)計(jì)的干涉型紅外分光光度儀。儀器組成為紅外光源擺動(dòng)的凹面鏡擺動(dòng)的凹面鏡邁克爾遜干擾儀檢測(cè)器樣品池參比池同步擺動(dòng)干涉圖譜計(jì)算機(jī)解析紅

19、外譜圖還原M1BSIIIM2D41The Fourier transform spectrometer is just a Michelson interferometer but one of the two fully-reflecting mirrors is movable, allowing a variable delay (in the travel-time of the light) to be included in one of the beams.42單色光單色光二色光多色光單、雙及多色光的干涉示意圖43多色干涉光經(jīng)樣品吸收后的干涉圖(a)及其Fourier變換后的紅外

20、光譜圖(b)44傅立葉紅外光譜儀454.2 樣品的制備（一）對(duì)試樣的要求1）試樣應(yīng)為“純物質(zhì)”（98%），通常在分析前，樣品需要純化；對(duì)于GC-FTIR則無此要求。2）試樣不含有水（水可產(chǎn)生紅外吸收且可侵蝕鹽窗）；3）試樣濃度或厚度應(yīng)適當(dāng)，以使T在合適范圍。（二）制樣方法 液體或溶液試樣1）沸點(diǎn)低易揮發(fā)的樣品：液體池法。2）高沸點(diǎn)的樣品：液膜法（夾于兩鹽片之間）。 3）固體樣品可溶于CS2或CCl4等無強(qiáng)吸收的溶液中。46a. 固體試樣1）壓片法：12mg樣+200mg KBr干燥處理研細(xì)：粒度小于 2 m（散射?。┗旌蠅撼赏该鞅∑苯訙y(cè)定；2）石蠟糊法：試樣磨細(xì)與液體石蠟混合夾于鹽片間；石蠟

21、為高碳數(shù)飽和烷烴，因此該法不適于研究飽和烷烴。3）薄膜法： 高分子試樣加熱熔融涂制或壓制成膜； 高分子試樣溶于低沸點(diǎn)溶劑涂漬于鹽片揮發(fā)除溶劑樣品量少時(shí)，采用光束聚光器并配微量池。47b. 液體試樣 對(duì)于不易揮發(fā)、無毒并且具有一定黏度的液體樣品，可以直接涂于NaCl或KBr晶片上直接測(cè)量。易揮發(fā)的液體樣品可以灌注于液體池中進(jìn)行測(cè)量。 一些吸收性很強(qiáng)的樣品，即使涂膜很薄，也很難得到滿意的譜圖，可以配制成溶液在進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)定溶液樣品時(shí)，要以純?nèi)軇┳鳛閰⒈?，以扣除溶劑吸收的影響?8c. 氣體試樣 氣體樣品通常灌注于氣體樣品槽中進(jìn)行測(cè)量。結(jié)構(gòu)與液體池相類似，但是氣體槽的長(zhǎng)度要長(zhǎng)很多。通常先把槽用真空

22、泵抽成真空，然后在灌注氣體樣品。吸收峰的強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)氣體樣品槽內(nèi)氣體的壓力達(dá)到。495. 各類化合物的IR特征光譜5.1 飽和烴5.2 不飽和烴5.3 醇、酚和醚5.4 含羰基化合物5.5 含氮化合物5.6 其他含雜原子有機(jī)化合物5.7 金屬有機(jī)化合物5.8 高分子化合物5.9 無機(jī)化合物505.1 飽和烴飽和烴的紅外吸收主要是C-H伸縮振動(dòng)，C-H彎曲振動(dòng)和C-C骨架振動(dòng)。其特征吸收位置如右表：515.2 不飽和烴烯烴的特征吸收是C=C伸縮振動(dòng)，C-H伸縮振動(dòng)和C-H彎曲振動(dòng)。基 團(tuán)吸收峰位置/cm-1強(qiáng) 度=C-H305050mwC=C164020m0C=C-C=C1600s1650w

23、0C=C=C195050m52振動(dòng)類型吸收峰位置/cm-1說 明芳烴C-H伸縮305050強(qiáng)度不定骨架振動(dòng)16501450尖峰，通常為4個(gè)，未必同時(shí)出現(xiàn)C-H面外彎曲910650隨取代情況而定芳烴的特征吸收53取代苯的C-H面外彎曲吸收峰位置54苯衍生物的紅外光譜圖555.3 醇、酚和醚醇、酚和醚存在三個(gè)特征吸收：羥基O-H伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，C-O伸縮振動(dòng)。特征吸收頻率如下：565.4 含羰基化合物羰基的伸縮振動(dòng)吸收出現(xiàn)在19001600 cm-1區(qū)，是強(qiáng)峰，非常特征。各類羰基化合物C=O伸縮振動(dòng)吸收位置如下表：化合物類型吸收峰位置/cm-1醛17351715酮17201710酸177017

24、50酯17451720酰胺17001680酸酐1820和1760575.5 含氮化合物a. 胺、亞胺和銨鹽 特征吸收為N-H伸縮振動(dòng)、C-N伸縮振動(dòng)、N-H彎曲振動(dòng)。特征吸收化合物吸收峰位置/cm-1特征N-H伸縮振動(dòng)伯胺類35003300雙峰，m仲胺類35003300單峰，m亞胺類34003300單峰，mN-H彎曲振動(dòng)伯胺類16501590s，m仲胺類16501550vwC-N伸縮振動(dòng)芳香胺伯13401250s仲13501280s叔13601310s脂肪胺12201020m，w1410w58b. 硝基化合物 特征吸收為-NO2反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)。 脂肪族硝基化合物這兩個(gè)吸收峰位置在

25、1560和1370cm-1處，反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)。芳香硝基化合物在15301500和13701330 cm-1區(qū)，與脂肪硝基化合物相反，對(duì)稱收縮轉(zhuǎn)動(dòng)吸收強(qiáng)。595.6 其他含雜原子有機(jī)化合物由于質(zhì)量效應(yīng)，在4000700 cm-1區(qū)只能看到C-F和C-Cl鍵的伸縮振動(dòng)，C-Br和C-I鍵的振動(dòng)出現(xiàn)在700500 cm-1區(qū)。其他雜原子常見吸收峰如下表：基 團(tuán)吸收峰位置/cm-1強(qiáng) 度B-H26402350伸縮振動(dòng)，ms11801100面外彎曲振動(dòng)，sB-Ph14401430伸縮振動(dòng)，sB-B790630伸縮振動(dòng)，sB-O13801310伸縮振動(dòng)，sSi-H22502100伸縮振動(dòng)，sSi-O

26、11001000伸縮振動(dòng)，s，寬Si-C890690伸縮振動(dòng)，sSi-CH31260CH3對(duì)稱變形振動(dòng)，s，寬S-H26002500伸縮振動(dòng)，wP-H24402275伸縮振動(dòng)，m ，尖P=O13001140伸縮振動(dòng)，s605.7 金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物在中紅外區(qū)吸收主要是由配位基團(tuán)的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的。由于配位基的特征吸收位置幾乎不受所連的金屬離子的影響，因此類似的金屬“夾心化合物”（如二茂鐵、二茂鎳、二茂鎢等）的譜圖都大致相同。615.8 高分子化合物現(xiàn)在合成聚合物有數(shù)百種，高分子化合物是由小分子單體經(jīng)過聚合反應(yīng)形成的，因此存在許多重復(fù)單元，對(duì)于重復(fù)單元可以近似按照小分子來處理，每個(gè)重復(fù)單元的

27、紅外吸收都是相同的，因此高分子化合物相對(duì)分子量很大，但是IR光譜并不復(fù)雜。625.9 無機(jī)化合物無機(jī)化合物的IR譜圖壁有機(jī)化合物要簡(jiǎn)單得多。其中紅外區(qū)的吸收峰主要是由于陰離子的晶格振動(dòng)引起的，與陽離子的關(guān)系不大。陽離子的質(zhì)量增加僅使吸收為止向低頻稍作位移。下表列出常見陰離子吸收數(shù)據(jù)。63常見無機(jī)陰離子紅外吸收646. IR圖譜解析6.1 IR光譜的分區(qū)6.2 IR標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索6.3 IR圖譜的解析656.1 紅外光譜分區(qū)紅外光譜中，在40001300 cm-1范圍內(nèi)，每一紅外吸收峰都和一定的功能團(tuán)相對(duì)應(yīng)，此區(qū)域稱為官能團(tuán)區(qū)。1300650 cm-1的區(qū)域中雖然一些吸收也對(duì)應(yīng)著一定的官能團(tuán)，但

28、大量的吸收峰并不與特征官能團(tuán)相對(duì)應(yīng)，僅顯示化合物的紅外特征，稱為指紋區(qū)。66a. 基團(tuán)頻率 通過對(duì)大量標(biāo)準(zhǔn)樣品的紅外光譜的研究，處于不同有機(jī)物分子的同一種官能團(tuán)的振動(dòng)頻率變化不大，即具有明顯的特征性。 這是因?yàn)檫B接原子的主要為價(jià)鍵力，處于不同分子中的價(jià)鍵力受外界因素的影響有限！即各基團(tuán)有其自已特征的吸收譜帶。 通常，基團(tuán)頻率位于40001300 cm-1之間?？煞譃槿齻€(gè)區(qū)。67X-H伸縮振動(dòng)區(qū)：4000-2500 cm-1 O-H36503200醇、酚、醚等36503580低濃度(峰形尖銳)34003200高濃度(強(qiáng)寬峰)N-H35003100胺、酰胺等，可干擾O-H峰C-H3000附近飽和(

29、3000以下) 與不飽和(3000以上)飽和C-H-CH3 (2960, 2870)-CH2 (2930, 2850)不飽和C-H=C-H (3085)C-H弱(2890)強(qiáng)(3300)Ar C-H3030，比飽和C-H弱峰形尖銳68叁鍵及累積雙鍵區(qū)（25001900 cm-1）CC，CN，C=C=C，C=C=O等RCC21002140RCCR21962260如R = R則無紅外吸收CN22402260非共軛，分子中有N、H、C，峰強(qiáng)且銳22202230共軛，有 O則弱，離基團(tuán)越近則越弱69雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（19001200cm-1）C=O19001650強(qiáng)峰。是判斷酮、醛、酸、酯及酸酐的特征吸

30、收峰，其中酸酐因振動(dòng)耦合而具有雙峰C=C16801620峰較弱(對(duì)稱性高)。在1600和1500附近有2-4峰(苯環(huán)骨架振動(dòng)) ，可用于識(shí)別分子中是否有芳環(huán)苯衍生物的泛頻20001650C-H面外、C=C面內(nèi)變形振動(dòng)，很弱，但是非常特征(可用于取代類型的表征)70b. 指紋區(qū)（可分為兩個(gè)區(qū)） 在紅外分析中，通常一個(gè)基團(tuán)有多個(gè)振動(dòng)形式，同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)譜峰（基團(tuán)特征峰及指紋峰），各類峰之間相互依存、相互佐證。通過一系列的峰才能準(zhǔn)確確定一個(gè)基團(tuán)的存在。指紋區(qū)單、雙鍵伸縮振動(dòng)(不含氫)1800900C-O (13001000)C-(N, F, P), P-O, Si-O面內(nèi)外彎曲振動(dòng)900650用于順反

31、結(jié)構(gòu)、取代類型的確定716.2 紅外光譜標(biāo)準(zhǔn)圖譜及檢索薩特勒紅外圖譜集Aldrich凝聚相IR光譜數(shù)據(jù)庫Bruker的Birsy檢索系統(tǒng)Digilab FTS-SP光譜檢索軟件包Nicolet自動(dòng)光譜解析系統(tǒng)Perkin-Elmer Search光譜檢索系統(tǒng)726.3 紅外圖譜的解析紅外圖譜的解析主要是根據(jù)樣品的紅外光譜信息，推導(dǎo)出可能的分子結(jié)構(gòu)。由于化合物的紅外光譜往往十分復(fù)雜，影響紅外光譜吸收峰數(shù)目、頻率、強(qiáng)度及形狀的因素很多，使得IR圖譜的解析更帶有經(jīng)驗(yàn)性。解析圖譜應(yīng)當(dāng)掌握各官能團(tuán)的特征吸收峰，以及影響因素。按峰區(qū)分析，指認(rèn)每一吸收峰可能的歸屬，結(jié)合其他峰區(qū)的相關(guān)吸收，確定存在的官能團(tuán)。

32、在根據(jù)指紋區(qū)紅外特征綜合分析，提出可能的分子結(jié)構(gòu)。731. 已知物的簽定 將試樣譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照或與相關(guān)文獻(xiàn)上的譜圖對(duì)照。2. 未知物結(jié)構(gòu)分析 如果化合物不是新物質(zhì)，可將其紅外譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照（查對(duì)） 如果化合物為新物質(zhì)，則須進(jìn)行光譜解析，其步驟為： 1）該化合物的信息收集：試樣來源、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率、旋光率等； 2）不飽和度的計(jì)算： 通過元素分析得到該化合物的分子式，并求出其不飽和度.74n：分子中4價(jià)原子數(shù)如C、Si；a：3價(jià)原子數(shù)如P、N；b：1價(jià)原子數(shù)如H、F、Cl、Br、I ；S、O不參加計(jì)算。 =0 時(shí)，分子是飽和的，分子為鏈狀烷烴或其不含雙鍵的衍生物； =1 時(shí)，分子可能有

33、一個(gè)雙鍵或脂環(huán)； =3 時(shí)，分子可能有兩個(gè)雙鍵或脂環(huán)； =4 時(shí)，分子可能有一個(gè)苯環(huán)。3）查找基團(tuán)頻率，推測(cè)分子可能的基團(tuán)；4）查找紅外指紋區(qū)，進(jìn)一步驗(yàn)證基團(tuán)的相關(guān)峰；5）能過其它定性方法進(jìn)一步確證：UV-Vis、MS、NMR、Raman等。757. IR光譜技術(shù)的進(jìn)展及其應(yīng)用7.1 IR光譜技術(shù)的進(jìn)展紅外顯微鏡 (IR microscopy)漫反射傅立葉變換IR光譜技術(shù) (Diffuse reflectance spectroscopy, DRS)衰減全反射傅立葉變換IR光譜技術(shù) (Attenuated total internal reflectance FTIR, ATR-FTIR)光聲

34、光譜技術(shù) (Photo-acoustic spectroscopy, PAS)紅外聯(lián)用技術(shù)7.2 IR光譜的應(yīng)用76BondType of bondSpecific type of bondAbsorption peakAppearanceCHalkylmethyl1260 cm1 strong1380 cm1 weak2870 cm1 medium to strong2960 cm1 medium to strongmethylene 1470 cm1 strong2850 cm1 medium to strong2925 cm1 medium to strongmethine 2890 cm1 weakvinyl CCH2 900 cm1 strong2975 cm1 medium3080 cm1 mediumCCH3020 cm1 mediummonosubstitutedalkenes 900 cm1 strong990 cm1 strongcis-disubstituted alkenes670700 cm1 strongtrans-disubstituted alkenes965 cm1 strongtrisubst